第5章生物氧化

會計學1第5章生物氧化糖原脂肪蛋白質葡萄糖脂肪酸甘油氨基酸乙酰CoAⅠⅡⅢTCA營養(yǎng)物分解代謝的三個階段第1頁/共65頁（一）本質：生物氧化是發(fā)生在生物體內的氧化還原反應,因而具有氧化還原反應的共同特征。并且物質被氧化時總伴隨能量的釋放。二、生物氧化的化學本質與特點（二）特點：生物氧化是在活細胞內進行的,它與體外的直接氧化相比又有許多不同的特點:1、有機物在生物體內完全氧化與在體外燃燒而被徹底氧化,在本質上是相同的,最終的產(chǎn)物都是CO2和H2O,同時所釋放能量的總值也相等；

2、生物氧化在常溫、常壓、接近中性的pH和多水環(huán)境中進行；是在一系列酶、輔酶和中間傳遞體的作用下逐步進行的；3、氧化反應分階段進行,能量逐步釋放,既避免了能量驟然釋放對機體的損害,又使得生物體能充分、有效地利用釋放的能量；4、生物氧化過程中釋放的化學能通常被偶聯(lián)的磷酸化反應所利用,貯存于高能磷酸化合物(如ATP)中,當生命活動需要時再釋放出來。第2頁/共65頁生物氧化是在一系列氧化-還原酶催化下分步進行的。每一步反應，都由特定的酶催化。在生物氧化過程中，主要包括如下幾種氧化方式。（1）脫氫（2）加水脫氫（3）加氧（4）失電子三、生物氧化的方式：第3頁/共65頁

第二節(jié)ATP與其他高能化合物自由能(G)：指一個反應體系中能夠做功的那部分能量。自由能的變化(ΔG)：產(chǎn)物的自由能與反應物的自由能之差，與反應轉變過程無關。標準自由能的變化(ΔG0)：298K，101.3KPa，反應物濃度為1mol/L。生化反應中標準自由能的變化(ΔG0’)：298K，101.3KPa，反應物濃度為1mol/L，pH=7。第4頁/共65頁如

A+BC+DΔG=(GC+GD)-(GA+GB)ΔG=ΔG0+RTln[C][D]/[A][B]ΔG<0ΔG=0ΔG>0反應達到平衡反應自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行第5頁/共65頁ATP與高能磷酸鍵第6頁/共65頁高能磷酸鍵ATP+H2OADP+PiΔG0’=-30.5KJ/molADP+H2OAMP+PiΔG0’=-30.5KJ/molAMP+H2O腺苷+PiΔG0’=-14.2KJ/mol高能磷酸鍵：生化中把磷酸化合物水解時釋出的能量＞20KJ/mol者所含的磷酸鍵稱高能磷酸鍵，常用~P表示，含有高能鍵的化合物稱為高能化合物。第7頁/共65頁高能磷酸鍵的類型磷酸酐：ATP、ADP、UTP、CTP、PPi等；烯醇磷酸：PEP；混合酐：1,3-BP-甘油酸；磷酸胍類：磷酸肌酸。另有高能硫酯鍵：乙酰CoA、脂酰CoA等。第8頁/共65頁磷酸酐第9頁/共65頁烯醇磷酸PEP第10頁/共65頁混合酐（?；姿幔?,3-BP-甘油酸第11頁/共65頁磷酸胍類磷酸肌酸第12頁/共65頁高能硫酯鍵乙酰CoA第13頁/共65頁ATP的作用作為能量載體，提供合成代謝或分解代謝初始階段所需的能量；供給機體生命活動所需的能量；生成核苷三磷酸（NTP）；將高能磷酸鍵轉移給肌酸以磷酸肌酸（creatinephosphate）形式儲存。

第14頁/共65頁提供合成代謝或分解代謝

初始階段所需的能量G+ATPG-6-P+ADP

脂酸+CoA+ATP脂酰CoA+AMP+PPi

氨基酸+ATP氨基酰~AMP+PPi第15頁/共65頁供給機體生命活動所需的能量第16頁/共65頁生成核苷三磷酸（NTP）第17頁/共65頁第18頁/共65頁將高能磷酸鍵轉移給肌酸以

磷酸肌酸形式儲存第19頁/共65頁ATP的生成方式氧化磷酸化：代謝物脫下的氫經(jīng)電子傳遞鏈與氧結合成水的同時，逐步釋放出能量，使ADP磷酸化為ATP的過程。底物水平磷酸化：代謝物脫氫與ADP（或GDP）的磷酸化相偶聯(lián)。共3個反應。第20頁/共65頁底物水平磷酸化第21頁/共65頁

第四節(jié)電子傳遞鏈電子傳遞鏈電子傳遞鏈的組成電子傳遞鏈的順序電子傳遞鏈中生成ATP的部位質子梯度的形成機制ATP合酶氧化磷酸化的調節(jié)第22頁/共65頁電子傳遞鏈（呼吸鏈）概念：線粒體內膜上存在由多種酶和輔基組成的傳遞H和電子的反應鏈，它們按一定順序排列，稱電子傳遞鏈(或呼吸鏈)（electrontransferchain或respiratorychain）。電子傳遞鏈的組成電子傳遞鏈的順序電子傳遞鏈中生成ATP的部位質子梯度的形成機制第23頁/共65頁電子傳遞鏈的組成從線粒體內膜上分離到四種酶復合體及輔酶Q(CoQ)和細胞色素C(Cytc)。復合體Ⅰ：NADH-CoQ還原酶復合體Ⅱ：琥珀酸-CoQ還原酶復合體Ⅲ：CoQ-細胞色素C還原酶復合體Ⅳ：細胞色素氧化酶NADH呼吸鏈：由復合體Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cytc組成FADH2呼吸鏈：由復合體Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及CoQ、Cytc組成第24頁/共65頁復合體Ⅰ：NADH-CoQ還原酶功能：將電子從NADH傳遞給CoQ輔基：FMN，鐵硫蛋白第25頁/共65頁鐵硫蛋白鐵硫簇(Fe4S4)功能：單電子傳遞體第26頁/共65頁泛醌（CoQ）第27頁/共65頁第28頁/共65頁第29頁/共65頁復合體Ⅲ：CoQ-細胞色素C還原酶功能：將電子從CoQ傳遞給Cytc組成：Cytb、Fe-S、Cytc1細胞色素(Cyt)：含鐵卟啉輔基的色蛋白，分a、b、c三類，每類中又分幾種亞類。第30頁/共65頁細胞色素第31頁/共65頁功能：單電子傳遞體第32頁/共65頁第33頁/共65頁復合體Ⅳ：細胞色素氧化酶功能：將電子從Cytc最終傳遞到O2組成：Cyta、Cyta3、Cu第34頁/共65頁復合體Ⅱ：琥珀酸-CoQ還原酶功能：將電子從琥珀酸傳遞給CoQ輔基：FAD、Fe-S、Cytb560第35頁/共65頁NADH呼吸鏈:FADH2呼吸鏈:第36頁/共65頁α-磷酸甘油穿梭：通過該穿梭，一對氫原子只能產(chǎn)生2分子ATP第37頁/共65頁蘋果酸-天冬氨酸穿梭：通過該穿梭，一對氫原子可產(chǎn)生3分子ATP第38頁/共65頁第五節(jié)氧化磷酸化

指代謝底物在生物氧化中脫掉的氫，經(jīng)呼吸鏈傳遞給氧化合生成水的過程中與ADP磷酸化生成ATP相偶的過程。第39頁/共65頁氧化磷酸化的基本機制來自中間代謝物的還原當量(NADH或FADH2)經(jīng)電子傳遞鏈傳遞給氧生成水時，釋放出大量的能量(NADH：ΔG0’=-221.5KJ/mol，F(xiàn)ADH2：ΔG0’=-171.4KJ/mol)，這部分能量可推動ADP與Pi合成ATP。第40頁/共65頁第41頁/共65頁還原電位與電子傳遞鏈的順序電子傳遞鏈中各組分的順序由還原電位決定電子傳遞方向：(還原電位)低高標準還原電位：將一個半反應體系與一個標準氫電極(pH7)相連所測的還原電位。第42頁/共65頁半反應ΔE0’（V）2H++2eH2-0.41NAD++2H++2eNADH+H+

-0.32FMN+2H++2eFMNH2-0.30FAD+2H++2eFADH2-0.06CoQ+2H++2eCoQH20.04(或0.10)Cytb(Fe3+)+eCytb(Fe2+)0.07Cytc1(Fe3+)+eCytc1(Fe2+)0.23Cytc(Fe3+)+eCytc(Fe2+)0.25Cyta(Fe3+)+eCyta(Fe2+)0.29Cyta3(Fe3+)+eCyta3(Fe2+)0.55O2+2H++2eH2O0.82第43頁/共65頁電子傳遞鏈的順序:第44頁/共65頁電子傳遞鏈中生成ATP的部位第45頁/共65頁實驗證據(jù)P/O比值：每消耗molO2所消耗無機磷酸的mol數(shù)（即合成ATP的mol數(shù)）電位降落與自由能：ΔG0’=-nFΔE0’NADHCoQ：ΔG0’=-2×96.5×0.33=-63.7KJ/molCoQCytc：ΔG0’=-2×96.5×0.31=-59.8KJ/molCyta3O2：ΔG0’=-2×96.5×0.58=-111.9KJ/mol合成ATP需自由能51.6KJ/molNADHO2可合成3分子ATP第46頁/共65頁第47頁/共65頁抑制劑1、呼吸鏈抑制劑

能阻斷呼吸鏈中某些部位電子傳遞。如魚藤酮（rotenone）、粉蝶霉素A（piericidinA）及異戊巴比妥（amobarbital）等與復合體中的鐵硫蛋白結合，從而阻斷電子傳遞。二巰基丙醇第48頁/共65頁

2、解偶聯(lián)劑（uncoupler）：使氧化與磷酸化偶聯(lián)過程脫離。二硝基苯酚（dinitrophenol，DNP）第49頁/共65頁

3、氧化磷酸化抑制劑對電子傳遞及ADP的磷酸化均有抑制作用。如寡霉素（oligomycin）第50頁/共65頁本小節(jié)要求熟悉ATP與其他高能化合物，ATP的生成與利用方式；掌握氧化磷酸化的概念、電子傳遞鏈的順序、生成ATP的部位；熟悉電子傳遞鏈的組成及氧化磷酸化的調節(jié)。第51頁/共65頁測試題A、磷酸酐型B、混合酐型C、烯醇磷酸型D、磷酸胍類型E、硫酯型 磷酸肌酸中高能鍵為:

琥珀酰CoA中的高能鍵為: UTP中的高能鍵為:（D）（E）（A）第52頁/共65頁測試題A、含高能磷酸鍵B、含一般磷酸鍵C、兩者都有D、兩者都沒有AMPGDP丙酮酸磷酸肌酸（B）（C）（D）（A）第53頁/共65頁測試題關于三羧酸循環(huán)的敘述正確的是：A、循環(huán)一周可生成4分子NADHB、循環(huán)一周可使2個ADP磷酸化成ATPC、丙二酸可抑制延胡索酸轉變成蘋果酸D、琥珀酰CoA是α–酮戊二酸氧化脫羧的產(chǎn)物（D)第54頁/共65頁測試題下列關于乙酰CoA的敘述錯誤的是：A、*CH3CO～SCoA經(jīng)三羧酸循環(huán)一周后，*C出現(xiàn)于CO2B、它是丙酮酸羧化酶的變構激活劑C、從丙酮酸生成乙酰CoA是不可逆的D、乙酰CoA不能通過線粒體E、乙酰CoA含高能鍵（A）第55頁/共65頁測試題三羧酸循環(huán)的酶均存在于線粒體基質，除了:A、檸檬酸合成酶

B、延胡索酸酶

C、琥珀酰CoA合成酶

D、琥珀酸脫氫酶

E、順烏頭酸酶（D）第56頁/共65頁測試題三羧酸循環(huán)和有關呼吸鏈反應中能產(chǎn)生ATP最多的步驟是：A、檸檬酸——→異檸檬酸B、異檸檬酸——→α-酮戊二酸C、α-酮戊二酸——→琥珀酸D、琥珀酸——→蘋果酸E、蘋果酸——→草酰乙酸（C）第57頁/共65頁測試題有關呼吸鏈的描述，下列哪項是錯誤的:A、在完整線粒體中，電子的連續(xù)傳遞依賴于磷酸化反應

B、一對電子從NADH傳遞給氧的過程中，有3分子ATP生成

C、電子從NADH傳遞給氧的過程中，自由能增高

D、細胞色素鐵卟啉中的鐵原子經(jīng)歷了Fe2+Fe3+的互變

E、呼吸鏈中的遞氫體同時也傳遞了電子(C)第58頁/共65頁測試題作為遞氫體，能將電子直接傳遞給細胞色素的是:A、NADH+H

B、NADPH+H

C、CoQ D、FADH2

E、FMNH2(C)第59頁/共65頁測